KR20060092799A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 채널 영역에 채널 방향으로 실리콘 기판 상에 에피택셜 성장한 SiGe 혼정층(混晶層) 영역을 응력원으로 하여 압축 응력을 인가함으로써, 동작 속도를 향상시키는 p채널 M0S트랜지스터에 있어서 채널 영역에 인가되는 응력을 더 증대시켜 동작 특성의 새로운 개선을 실현하는 것을 목적으로 한다.The present invention provides a channel region in a p-channel M0S transistor which improves the operation speed by applying compressive stress using a SiGe mixed crystal layer region epitaxially grown on a silicon substrate in a channel direction in the channel direction as a stress source. It is an object to further increase the applied stress to realize a new improvement in operating characteristics.
p채널 M0S트랜지스터의 소스/드레인 영역에 대응하여 형성된 p형 SiGe 혼정층 영역 상에 압축 응력막을 인가하고, 상기 p형 SiGe 혼정층 영역을 실리콘 기판 면에 있어서 채널 방향에 직교하는 방향으로 압축하여 채널 방향으로 팽창시킴으로써, 채널 영역 바로 아래에 인가되는 압축 응력을 증강한다.A compressive stress film is applied on the p-type SiGe mixed crystal layer region formed corresponding to the source / drain region of the p-channel M0S transistor, and the p-type SiGe mixed crystal layer region is compressed in a direction perpendicular to the channel direction on the silicon substrate surface to channel By expanding in the direction, the compressive stress applied directly under the channel region is enhanced.
소스/드레인 영역, MOS트랜지스터, 게이트 절연막, 소스/드레인 익스텐션 영역, 소자 분리 영역, 압축 응력막, 인장 응력막 Source / drain regions, MOS transistors, gate insulating films, source / drain extension regions, device isolation regions, compressive stress films, tensile stress films
Description
도 1은 SiGe 혼정층을 압축 응력원으로서 사용하는 반도체 장치의 원리를 나타내는 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The figure which shows the principle of the semiconductor device which uses a SiGe mixed crystal layer as a compressive stress source.
도 2는 종래의 SiGe 혼정층을 압축 응력원으로서 사용하는 반도체 장치의 구성을 나타내는 도면.2 is a diagram showing the configuration of a semiconductor device using a conventional SiGe mixed crystal layer as a compressive stress source.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 p채널 MOS트랜지스터의 구성을 나타내는 평면도.3 is a plan view showing a configuration of a p-channel MOS transistor according to an embodiment of the present invention.
도 4(a), (b)는 도 3의 p채널 MOS트랜지스터의 구성을 나타내는 단면도.4A and 4B are cross-sectional views showing the configuration of the p-channel MOS transistor of FIG.
도 5(c)는 도 3의 p채널 MOS트랜지스터의 구성을 나타내는 다른 단면도.FIG. 5C is another cross-sectional view illustrating a configuration of the p-channel MOS transistor of FIG. 3.
도 6은 도 3의 p채널 MOS트랜지스터의 특성을 나타내는 도면.FIG. 6 is a diagram illustrating characteristics of a p-channel MOS transistor of FIG. 3.
도 7은 도 3의 p채널 MOS트랜지스터의 다른 특징을 설명하는 도면.7 is a view for explaining another feature of the p-channel MOS transistor of FIG.
도 8(a)∼(c)는 도 3의 p채널 MOS트랜지스터에서의 소자 분리 구조의 형성 공정을 설명하는 도면(그 1).8A to 8C illustrate a step of forming an element isolation structure in the p-channel MOS transistor of FIG. 3 (No. 1).
도 9(d)∼(e)는 도 3의 p채널 MOS트랜지스터에서의 소자 분리 구조의 형성 공정을 설명하는 도면(그 2).9 (d) to (e) are views for explaining the process of forming the element isolation structure in the p-channel MOS transistor of FIG. 3 (No. 2).
도 10(f)∼(g)는 도 3의 p채널 MOS트랜지스터에서의 소자 분리 구조의 형성 공정을 설명하는 도면(그 3).10 (f) to 10 (g) illustrate a step of forming an element isolation structure in the p-channel MOS transistor of FIG. 3 (No. 3).
도 11(h)∼(i)는 도 3의 p채널 MOS트랜지스터에서의 소자 분리 구조의 형성 공정을 설명하는 도면(그 4).11 (h) to (i) are diagrams illustrating a step of forming an element isolation structure in the p-channel MOS transistor of FIG. 3 (No. 4).
도 12는 도 3의 p채널 MOS트랜지스터와 함께 동일 실리콘 기판 상에 집적화되는 n채널 M0S트랜지스터의 구성을 나타내는 도면.FIG. 12 is a diagram showing the configuration of an n-channel MOS transistor integrated on the same silicon substrate together with the p-channel MOS transistor of FIG.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
1, 11 : 실리콘 기판1, 11: silicon substrate
1A, 1B : SiGe 혼정층 영역1A, 1B: SiGe mixed crystal layer region
1a, 1b, 10c, 10d, 21c, 21d : 소스·드레인 영역1a, 1b, 10c, 10d, 21c, 21d: source / drain regions
2, 12 : 게이트 절연막2, 12: gate insulating film
3, 13, 23 : 게이트 전극3, 13, 23: gate electrode
4, 13S, 21SC : 실리사이드층4, 13S, 21SC: silicide layer
10 : p채널 MOS트랜지스터10: p-channel MOS transistor
10A, 10B : 소자 영역10A, 10B: device region
10a, 10b, 21a, 21b : 소스·드레인 익스텐션 영역10a, 10b, 21a, 21b: source / drain extension area
10CH : 채널 영역10CH: channel area
10I : 소자 분리 영역10I: device isolation region
11CVD : CVD산화막11CVD: CVD oxide film
11OX1, 11OX2 : 열산화막11OX 1 , 11OX 2 : thermal oxide film
11SN1, 11SN2 : SiN막11SN 1 , 11SN 2 : SiN film
11T : SiN 인장막11T: SiN tensile film
11T1 : 제 1 소자 분리 홈11T 1 : first device isolation groove
11T2 : 제 2 소자 분리 홈11T 2 : second device isolation groove
11TA, 11TB : 트렌치11TA, 11TB: Trench
11i : 열산화막11i: thermal oxide film
11SGS : NiSiGe막11SGS: NiSiGe film
14 : 압축 응력막14: compressive stress film
15 : 인장 응력막15: tensile stress film
20 : n채널 MOS트랜지스터20: n-channel MOS transistor
본 발명은 일반적으로 반도체 장치에 관한, 특히 응력 인가에 의해 동작 속도를 향상시킨 반도체 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
미세화 기술의 진보에 따라 오늘날에는 1OO㎚ 이하의 게이트 길이를 갖는 초미세화·초고속 반도체 장치가 가능해지고 있다.Advances in miniaturization technology make it possible to achieve ultrafine and ultrafast semiconductor devices having a gate length of 100 nm or less.
이러한 초미세화·초고속 트랜지스터에서는 게이트 전극 바로 아래의 채널 영역의 면적이 종래의 반도체 장치와 비교하여 매우 작으며, 이 때문에 채널 영역을 주행하는 전자 또는 홀의 이동도는 이러한 채널 영역에 인가된 응력에 의해 큰 영향을 받는다. 그래서, 이러한 채널 영역에 인가되는 응력을 최적화하여 반도체 장치의 동작 속도를 향상시키는 시도가 다수 이루어지고 있다.In such ultrafine and ultrafast transistors, the area of the channel region immediately below the gate electrode is very small compared to that of a conventional semiconductor device. Therefore, the mobility of electrons or holes traveling through the channel region is caused by the stress applied to the channel region. It is greatly affected. Thus, many attempts have been made to optimize the stress applied to such channel regions to improve the operating speed of semiconductor devices.
일반적으로 실리콘 기판을 채널로 하는 반도체 장치에서는 전자의 이동도보다도 홀의 이동도 쪽이 작으며, 이 때문에 홀을 캐리어로 하는 p채널 MOS트랜지스터의 동작 속도를 향상시키는 것이 반도체 집적 회로 장치의 설계에 있어서 중요 과제가 되고 있다.In general, in a semiconductor device having a silicon substrate as a channel, the mobility of holes is smaller than that of electrons. Therefore, it is desirable to improve the operation speed of a p-channel MOS transistor having holes as carriers in the design of semiconductor integrated circuit devices. It is becoming an important task.
이러한 p채널 MOS트랜지스터에서는 채널 영역에 일축성의 압축 응력을 인가 함으로써 캐리어의 이동도가 향상되는 것이 알려져 있으며, 채널 영역에 압축 응력을 인가하는 수단으로서 도 1에 나타내는 개략적 구성이 제안되고 있다.In such a p-channel MOS transistor, it is known that the carrier mobility is improved by applying a uniaxial compressive stress to the channel region, and a schematic configuration shown in FIG. 1 has been proposed as a means for applying a compressive stress to the channel region.
도 1을 참조하여 실리콘 기판(1) 상에는 채널 영역에 대응하는 게이트 전극(3)이 게이트 절연막(2)을 통하여 형성되어 있고, 상기 실리콘 기판(1) 중에는 상기 게이트 전극(3)의 양측에 채널 영역을 획정하도록 p형 확산영역(1a, 1b)이 형성되어 있다. 또한, 상기 게이트 전극(3)의 측벽에는 상기 실리콘 기판(1)의 표면의 일부를 덮도록 측벽 절연막(3A, 3B)이 형성되어 있다.Referring to FIG. 1, a gate electrode 3 corresponding to a channel region is formed on a
상기 확산영역(1a, 1b)은 각각 M0S트랜지스터의 소스 및 드레인 익스텐션 영역으로서 작용하고, 상기 확산영역(1a)에서 확산영역(1b)으로 상기 게이트 전극(3) 바로 아래의 채널 영역에 수송되는 홀의 흐름이 상기 게이트 전극(3)에 인가된 게이트 전압에 의해 제어된다.The
도 1의 구성에서는, 또한 상기 실리콘 기판(1) 중 상기 측벽 절연막(3A, 3B)의 각각 외측에 SiGe 혼정층(1A, 1B)이 실리콘 기판(1)에 대하여 에피택셜로 형성 되어 있으며, 상기 SiGe 혼정층(1A, 1B) 중에는 각각 상기 확산영역(1a, 1b)에 연속하는 p형의 소스 및 드레인 영역이 형성되어 있다.In the configuration of FIG. 1, SiGe mixed
도 1의 구성의 MOS트랜지스터에서는 상기 SiGe 혼정층(1A, 1B)이 실리콘 기판(1)에 대하여 보다 큰 격자 정수를 갖기 때문에, 상기 SiGe 혼정층(1A, 1B) 중에는 화살표 a로 나타내는 압축 응력이 형성되며, 그 결과 SiGe 혼정층(1A, 1B)은 화살표 b로 나타내는 상기 실리콘 기판(1)의 표면에 대략 수직한 방향으로 변형된다.In the MOS transistor of FIG. 1, since the SiGe mixed
상기 SiGe 혼정층(1A, 1B)은 실리콘 기판(1)에 대하여 에피택셜로 형성되어 있기 때문에, 이러한 화살표 b로 나타내는 SiGe 혼정층(1A, 1B)에서의 변형은 대응하는 변형을 상기 실리콘 기판 중의 상기 채널 영역에 화살표 c로 나타나도록 유기(誘起)하지만, 이러한 변형에 따라 상기 채널 영역에는 화살표 d로 나타나도록 일축성의 압축 응력이 유기된다.Since the SiGe mixed
도 1의 M0S트랜지스터에서는 채널 영역에 이러한 일축성의 압축 응력이 인가 되는 결과, 상기 채널 영역을 구성하는 Si결정의 대칭성이 국소적으로 변조되며, 또한 이러한 대칭성의 변화에 따라 무거운 홀의 가전자대와 가벼운 홀의 가전자대의 축퇴(縮退)가 풀리기 때문에 채널 영역에서의 홀 이동도가 증대하고, 트랜지스터의 동작 속도가 향상된다. 이러한 채널 영역에 국소적으로 유기된 응력에 의한 홀 이동도의 증대 및 이것에 따른 트랜지스터 동작 속도의 향상은, 특히 게이트 길이가 1OO㎚ 이하의 초미세화 반도체 장치에 현저하게 나타난다.In the M0S transistor of FIG. 1, the uniaxial compressive stress is applied to the channel region, and as a result, the symmetry of the Si crystals constituting the channel region is locally modulated, and the valence band and light weight of the heavy hole are changed according to the change of the symmetry. Since the degeneracy of the valence band of the hole is released, the hole mobility in the channel region is increased, and the operation speed of the transistor is improved. The increase in the hole mobility due to the stress locally induced in such channel regions and the improvement in the transistor operating speed are remarkable especially in ultrafine semiconductor devices having a gate length of 100 nm or less.
도 2는 비특허문헌 1에 기재된, 이러한 원리에 입각한 MOS트랜지스터의 구성을 나타내는 도면이다. 다만, 도면 중 앞서 설명한 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고 설명을 생략한다.FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a MOS transistor based on this principle described in Non-Patent
도 2를 참조하여, 상기 SiGe 혼정층(1A, 1B)은 실리콘 기판(1) 중에 형성된 각각의 트렌치를 충전하도록 에피택셜로, 도면 중에 점선으로 나타낸 실리콘 기판(1)과 게이트 절연막(2)의 계면보다도 높은 레벨 L까지 재성장되고 있으며, 또한 상기 SiGe 혼정층(1A, 1B)을 획정하여 서로 대향하는 측면영역(1As, 1Bs)은 상기 SiGe 혼정층(1A, 1B) 사이의 간격이, 상기 게이트 절연막(2)의 밑면으로부터 상기 실리콘 기판(1) 안을 아래 방향을 향하여 연속적으로 증대하는 것과 같은 곡면 형상으로 형성되어 있다.Referring to FIG. 2, the SiGe
또한, 도 2의 종래의 구성에서는 상기 레벨 L보다도 위까지 성장한 SiGe 혼정층(1A, 1B) 상에 직접적으로 실리사이드층(4)을 형성하고 있다. 마찬가지로 실리사이드층(4)은 폴리 실리콘 게이트 전극(3) 상에도 형성되어 있다.In addition, in the conventional structure of FIG. 2, the silicide layer 4 is formed directly on the SiGe
[특허문헌 1] 미국 특허 제 6621131호 공보.[Patent Document 1] US Patent No. 6621131.
[특허문헌 2] 일본국 특허 공개 2004-31753호 공보.[Patent Document 2] Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-31753.
[특허문헌 3] 일본국 특허 공개평 8-167718호 공보.[Patent Document 3] Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 8-167718.
[특허문헌 4] 일본국 특허 공개 2003-179157호 공보.[Patent Document 4] Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-179157.
[비특허문헌 1] Thompson, S. E., et a1., IEEE Transactions on E1ectron [Non-Patent Document 1] Thompson, S. E., et a1., IEEE Transactions on E1ectron
Devices, Vo1.51, No.11, November, 2004, pp.1790-1797. Devices, Vo1.51, No. 11, November, 2004, pp. 1179-1797.
본 발명은 이와 같이 채널 영역에 응력을 인가한 p채널 MOS트랜지스터에 있어서, 상기 채널 영역의 응력을 더 증대할 수 있는 구성을 제공하는 것을 과제로 한다.An object of the present invention is to provide a configuration in which a p-channel MOS transistor in which stress is applied to a channel region in this way can further increase stress in the channel region.
본 발명은 그 제 1 측면에 있어서, 소자 분리영역에 의해 소자영역이 획정되고, 상기 소자영역 중에 채널영역을 포함하는 실리콘 기판과, 상기 실리콘 기판 상, 상기 채널 영역에 대응하여 게이트 절연막을 통하여 형성되며, 대향하는 한 쌍의 측벽면 상에 측벽 절연막을 각각 담지(擔持)하는 게이트 전극과, 상기 실리콘 기판 중, 상기 게이트 전극의 양측에 상기 채널 영역을 끼워 각각 형성된 p형 확산 영역으로 이루어지는 소스 익스텐션 영역 및 드레인 익스텐션 영역과, 상기 실리콘 기판 중, 상기 한 쌍의 측벽 절연막의 외측에 각각 상기 소스 익스텐션 및 드레인 익스텐션 영역에 연속하여 형성된 p형 확산 영역으로 이루어지는 소스 영역 및 드레인 영역과, 상기 실리콘 기판 중, 상기 한 쌍의 측벽 절연막의 외측에 상기 소스 및 드레인 영역에 의해 둘러싸여지도록, 상기 실리콘 기판에 대하여 에피택셜로 형성된 한 쌍의 SiGe 혼정층 영역으로 이루어지며, 상기 한 쌍의 SiGe 혼정층 영역의 각각은 상기 게이트 절연막과 실리콘 기판과의 게이트 절연막 계면보다도 높은 레벨까지 성장하고 있어, 상기 한 쌍의 SiGe 혼정층 영역의 윗면에, 압축 응력막이 형성 되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치를 제공한다.According to a first aspect of the present invention, an element region is defined by an element isolation region, and is formed through a silicon substrate including a channel region in the element region, and a gate insulating film corresponding to the channel region on the silicon substrate. A source electrode comprising a gate electrode each supporting a sidewall insulating film on a pair of opposing sidewall surfaces, and a p-type diffusion region formed by sandwiching the channel regions on both sides of the gate electrode of the silicon substrate, respectively. A source region and a drain region comprising an extension region and a drain extension region, a p-type diffusion region formed successively in the source extension and drain extension regions on the outer side of the pair of sidewall insulating films, among the silicon substrates, and the silicon substrate. In the middle, the source and drain regions outside the pair of sidewall insulating films In order to be enclosed, it consists of a pair of SiGe mixed crystal region epitaxially formed with respect to the said silicon substrate, and each of the said pair of SiGe mixed crystal region has a level higher than the gate insulating film interface of the said gate insulating film and a silicon substrate. There is provided a semiconductor device, wherein a compressive stress film is formed on an upper surface of the pair of SiGe mixed crystal layer regions.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 p채널 MOS트랜지스터(10)의 전체 구성을 나타내는 평면도를, 도 4(a), (b)는 상기 p채널 MOS트랜지스터(10)의 각각 A-A'선 및 B-B'선에 따른 단면도를, 또한 도 5(c)는 상기 p채널 MOS트랜지스터(10)의 C-C'선에 따른 단면도를 나타낸다.3 is a plan view showing the overall configuration of the p-
도 3 및 도 4(a), (b), 또한 도 5(c)에 나타낸 바와 같이, 상기 p채널 MOS트랜지스터(10)는 STI형의 소자 분리 구조(10I)에 의해 획정된 n-형 소자영역(10A)을 갖는 실리콘 기판(11) 상에 형성되어 있으며, 상기 소자영역(10A)은 상기 p채널 MOS트랜지스터(10)의 채널 영역(10CH)을 포함하고 있다. 상기 소자영역(10A)은 이것을 둘러싸는 소자 분리영역(10I)으로부터 위 방향으로 돌출되어, 도 3 중에 굵은 선으로 둘러싸인 메사구조 M을 형성하고 있다.As shown in Figs. 3 and 4 (a), (b) and 5 (c), the p-
상기 소자 분리 구조(10I)는 상기 실리콘 기판(11) 중에 형성된 소자 분리 홈(11T)과, 상기 소자 분리 홈(11T)의 표면에 형성된 열산화 라이너막(11i)으로 이루어지고, 상기 열산화 라이너막(11i)의 내측의 공동(空洞)은 인장 응력을 갖는 SiN라이너막(11N)을 통하여 CVD산화막(11CVD)에 의해 충전되어 있다. 본 발명의 소자 분리 구조(10I)의 특징은 뒤의 실시예에서 상세하게 설명한다.The
특히 도 5(c)를 참조하여, 상기 채널 영역(10CH) 상에는 전형적으로 두께가 약 1.2㎚의 SiON막으로 이루어지는 게이트 절연막(12)을 통하여 p+형 폴리 실리콘 게이트 전극(13)이 형성되어 있다. 또한, 상기 실리콘 기판(11) 중에는 상기 폴리 실리콘 게이트 전극(13)의 채널 방향 상(上), 양단에 대응하여 p형 소스 익스텐션 영역(10a) 및 p형 드레인 익스텐션 영역(1Ob)이 형성되어 있다.In particular, referring to FIG. 5C, a p + type
상기 폴리 실리콘 게이트 전극(13)의 측벽면은 두께가 전형적으로 10㎚의 CVD산화막(13A, 13B)에 의해 각각 덮여 있으며, 상기 CVD산화막(13A, 13B)은 또한 상기 소자영역(10A) 중에서 노출된 실리콘 기판(11)의 표면을 연속하여 덮고 있다. 또한, 상기 CVD산화막(13A, 13B)의 외측에는 각각 SiN측벽 절연막(13C, 13D)이 형 성되어 있다. 또한, 상기 실리콘 기판(11) 중에는, 상기 SiN측벽 절연막(13C, 13D)의 바깥 단부에 대응하여 p+형의 소스 영역(10c) 및 p+형의 드레인 영역(1Od)이 형성되어 있다.The sidewall surface of the
상기 소자영역(10A)을 구성하는 메사구조 M 중, 상기 SiN측벽 절연막(13C, 13D)의 바깥 단부는 또한 드라이 에칭 및 웨트 에칭을 조합시킨 에칭 처리에 의해, 상기 소스 영역(10c) 및 드레인 영역(10d)을 초과하지 않는 범위에서 제거되어, 복수의 Si결정면으로 획정된 트렌치(11TA, 11TB)가 형성되어 있다. 또한, 상기 트렌치(11TA, 11TB)를 각각 충전하도록, 바람직하게는 Ge를 20%이상의 농도로 포함하는 p형의 SiGe 혼정층 영역(11SGA, 11SGB)이 소스 및 드레인 영역(1Oc, 1Od)의 일부로서, 상기 실리콘 기판(11)에 대하여 에피택셜로 형성되어 있다. 이러한 SiGe 혼정층 에피택셜 영역(11SGA,11SGB)은, 예를 들면 SiH4 및 GeH4가스를 기상 원료로서 사용하는 감압 CVD법에 의해, 기판 온도를 400∼550℃로 설정하고, SiH4가스를 1∼10Pa의 분압으로, GeH4가스를 0.1∼10Pa의 분압으로, 1∼10Pa 분압의 HCl가스와 함께 처리 용기에 공급함으로써 형성할 수 있다.Of the mesa structures M constituting the
도 4(a), (b) 및 도 5(c)의 예에서는, 상기 SiGe 혼정층 영역(11SGA, 11SGB)은 상기 실리콘 기판(11)과 게이트 절연막(12)의 계면으로부터 위쪽으로, 적어도 20㎚는 돌출하도록 형성되어 있다. 또한, 이렇게 하여 형성된 SiGe 혼정층 영역(11SGA, 11SGB)은 결정면으로 획정되며, 특히 상기 게이트 전극(13)에 대면하는 쪽의 측벽면은, 위쪽을 향하여 게이트 전극 측벽면으로부터의 거리가 증대하도록 경 사면, 예를 들면 Si(111)면에 의해 획정되어 있다. 또한, 상기 경사 측벽면에 대향하는 쪽의 측벽면은 상기 소자 분리 구조(10I)에 접하여 형성되어 있고, 상기 메사구조 M의 측벽면을 구성한다. 이러한 p형 SiGe 혼정층 영역(11SGA, 11SGB)은 에피택셜 성장한 후에 p형 불순물 원소를 이온 주입함으로써 형성할 수도 있지만, 에피택셜 성장 시에, 디보란 등의 p형 불순물 원소 가스를 도판트 가스로서 첨가하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 p+형 소스 및 드레인 영역(11c, 11d)을 상기 트렌치(11TA, 11TB)를 형성한 직후, 상기 SiGe 혼정층 영역(11SGA, 11SGB)을 형성하는 것보다도 먼저 이온 주입에 의해 형성해 둠으로써, 밴드갭이 작은 p형 SiGe 혼정층(11SGA, 11SGB)이 n형 Si결정으로 이루어지는 소자 영역(10A)에 직접적으로 접하는 일이 없이, pn접합 계면에서의 접합 리크 전류의 발생을 억제할 수 있다.In the examples of FIGS. 4A, 4B, and 5C, the SiGe mixed crystal layer regions 11SGA and 11SGB are at least 20 upwards from an interface between the
또한, 상기 게이트 전극(13)의 윗면에는 니켈 실리사이드막(13S)이 금속 Ni막을 사용한 샐리사이드 공정에 의해 형성되어 있으며, 또한 상기 p형 SiGe 혼정층(11SGA, 11SGB) 위에는 니켈 게르마늄 실리사이드(NiGeSi)막(11SGS)이 역시 금속 Ni막을 사용한 샐리사이드 공정에 의해 형성되어 있다.In addition, a
본 실시예에서는 도 4(a), (b) 및 도 5(c)에 나타낸 바와 같이, 상기 p채널 M0S트랜지스터의 전체를 덮도록, 자신은 수축하려고 하는 경향을 갖는 압축 응력막(14)이 형성되어 있다.In this embodiment, as shown in Figs. 4 (a), (b) and 5 (c), the
이러한 압축 응력막(14)을 형성함으로써, 특히 도 4(b)의 단면에 나타낸 바와 같이, 상기 p+형 소스 및 드레인 영역의 일부를 구성하는 SiGe 혼정층 영역(11SGA, 11SGB)은 상기 채널 영역의 양측에 있어서, 도 4(b) 중에 화살표 e로 나타 낸 바와 같이, 상기 실리콘 기판의 면내에서 상기 채널 방향에 직교하는 방향으로 작용하는 압축 응력을 받지만, 그 결과, 상기 SiGe 혼정층 영역(11SGA, 11SGB)은 변형하여 상기 채널 방향으로 팽창한다. 그때, 도 5(c)의 단면에서 알 수 있듯이 상기 SiGe 혼정층 영역(11SGA, 11SGB)의 바깥 단부는 상기 소자 분리 구조(10I)에 의해 실질적으로 피닝되어 있기 때문에, 이러한 SiGe 혼정층 영역(11SGA, 11SGB)의 변형은 상기 채널 영역(10CH)에 있어서, 앞서 도 1에서 설명한 압축 응력 d를 더 증강하는 압축 응력을 발생시킨다.By forming such a
이러한 압축 응력막(14)은 절대값으로 1.5GPa 이상의 응력을 축적하고 있는 것이 바람직하며, 예를 들면 80㎚의 두께를 갖고, SiN막을 400℃의 기판 온도로, 250Pa의 압력 아래, SiH4 및 NH3를 기상 원료로서 각각 600SCCM 및 1400SCCM의 유량으로 공급함으로써 형성할 수 있다.The
한편, 다시 도 4(b)를 참조하여, 이러한 압축 응력막(14)이, 예를 들면 상기 SiGe 혼정층 영역(11SGA, 11SGB)의 측벽면 등, 기판 면에 대하여 거의 직립하는 면 상에 형성된 경우, 상기 SiGe 혼정층 영역(11SGA, 11SGB)을 상기 실리콘 기판(11)으로 눌러 내리는 작용을 하게 된다. 이 경우, 앞서 도 1에서 설명한 상기 채널 영역에서의 압축 응력을 발생하는 원인이 되는 SiGe 혼정층 영역(11SGA, 11SGB)의 위쪽으로의 팽창(도 4(b) 중, 화살표 c 참조)이 방해되어, 결과적으로 상기 채널 영역에 채널 방향으로 인가되는 수평 압축 응력 d의 크기가 감소해 버린다.On the other hand, with reference to FIG. 4B again, such a
그래서, 본 실시예에서는 이러한 기판면에 대하여 거의 직립하는 면에, 자신 은 팽창하려고 하는 인장 응력막(15)을 국소적으로 형성하고, 이러한 면에 작용하는 상기 압축 응력막(14)의 압축 응력을 적어도 부분적으로 상쇄한다. 이러한 인장 응력막(15)은 상기 게이트 전극(13)의 측벽면에서도, 상기 측벽 절연막(13A, 13B)의 외측에 형성되어 있다. 이에 따라, 상기 게이트에서 전극(13)이 상기 압축 응력막(14)의 압축 응력에 의해, 상기 채널 영역(10CH)을 위쪽으로부터 압박하여, 도 1의 수평 방향으로 작용하는 압축 응력 d의 크기를 감소시키는 문제가 회피된다.Thus, in the present embodiment, on the surface almost upright with respect to such a substrate surface, it locally forms a
이러한 인장 응력막(15)은 절대값으로 1GPa이상의 응력을 축적하고 있는 것이 바람직하며, 예를 들면 두께가 100㎚의 SiN막을 3×104Pa의 압력 아래, 500℃의 기판 온도로, SiH4 및 NH3를 기상 원료로서 각각 20SCCM 및 7000SCCM의 유량으로 공급하고, 잇달아 이것을 에치백함으로써 형성할 수 있다. The
상기 본 실시예의 구성에 의해, 상기 채널 영역(10CH)에는 0.9GPa에 달하는 압축 응력이 채널 방향으로 유기되며, 이에 따라 상기 p채널 MOS트랜지스터의 게이트 폭당 포화 전류는, 이러한 압축막(14) 및 인장막(15)을 설치하지 않았을 경우의 600㎂/㎛에서 640㎂/㎛까지 증대하는 것이 확인되었다.According to the configuration of the present embodiment, a compressive stress of up to 0.9 GPa is induced in the channel region in the channel region 10CH, so that the saturation current per gate width of the p-channel MOS transistor is obtained by the
한편, 상기 인장 응력막(15)의 막두께를 80㎚를 초과하여 증대시키면, 도 6에 나타낸 바와 같이 드레인 오프 전류가 증가한다. 다만, 도 6은 게이트 길이가 40㎚, 게이트 폭이 500㎚, 상기 압축 응력막(14)으로서 1.0GPa의 압축 응력을 축적한 두께가 50㎚의 SiN막을 사용하고, 상기 인장 응력막(15)으로서 1.5GPa의 인장 응력을 축적한 SiN막을 사용하여, 상기 인장 응력막(15)의 막두께를 다양하게 변화시킨 경우의 드레인 오프 전류와 드레인 포화 전류의 관계를 나타낸 도면이다. 이것으로부터, 상기 인장 응력막(15)의 막두께는 80㎚ 이하로 제한하는 것이 바람직하다는 것이 결론이다.On the other hand, when the film thickness of the
도 7은 상기 p채널 MOS트랜지스터(10)의 구성을 설명하는 또 다른 도면이다. 다만, 도 7은 상기 도 4(b)의 단면에 대응하고 있다. 또한 도면 중, "0rigina1 Si surface 1eve1"이라는 것은 도 5(c)에서의 실리콘 기판(11)과 게이트 절연막(12)의 계면 A를 나타내고 있다.7 is another diagram for explaining the configuration of the p-
도 7을 참조하여, 상기 도 3의 메사 M의 일부를 구성하는 SiGe 혼정층 영역(11SGA, 11SGB)은 상기 트렌치(11TA, 11TB)의 형성에 따라, 상기 계면 A보다도 깊이 DSiGe만큼 낮은 레벨 B로부터 성장을 시작하고, 상기 계면 A를 넘어서 높이 U까지 성장한다. 그 때, 상기 도 1에서 설명한 메카니즘에 의해 상기 채널 영역(10CH)에 충분한 크기의 압축 응력 d를 인가하려면, 상기 높이 U는 20㎚를 초과하는 것이 바람직하다. 또한, 본 실시예에서는 상기 소자 분리 구조(10I)가 상기 계면 A로부터 깊이 DSTI_1만큼 아래 쪽의 위치에 형성되어 있지만, 상기 소자 분리 구조(10I) 중 CVD산화막(11CVD)의 높이가 상기 레벨 B를 초과하지 않도록, 상기 깊이 DSTI_1가 관계, DSiGe<DSTI_1를 만족하도록 형성하는 것이 바람직하다. 이렇게 위치 관계를 설정함으로써, 상기 SiGe 혼정층 영역(11SGA, 11SGB) 위에 실리사이드막(11SGS)의 형성 을 위해 Ni금속막을 퇴적하고, 이것을 열처리했을 경우에, 상기 Ni금속막 중 Ni원 자가 상기 SiGe 혼정층 영역(11SGA, 11SGB) 안에 확산되어, 소자 분리 구조(10I)를 구성하는 열산화막(11i) 안에 깊게 침입하여 소자 분리 특성이 열화하는 문제가 회피된다.Referring to FIG. 7, the SiGe mixed crystal layer regions 11SGA and 11SGB constituting part of the mesa M of FIG. 3 have a level B lower than the interface A by a depth D SiGe according to the formation of the trenches 11TA and 11TB. Start to grow and grow beyond the interface A to a height U. At this time, in order to apply a compressive stress d of sufficient magnitude to the channel region 10CH by the mechanism described in FIG. 1, the height U is preferably more than 20 nm. Further, in the present embodiment, the
또한, 도 4(a)의 단면도에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에서는 상기 소자 분리 구조(10I)를 구성하는 SiN막(11N)의 상부가 상기 채널 영역(10CH)의 좌우에 있어서, 도면 중에 원으로 둘러싸인 부분과 같이 막두께를 증대시키고 있는 것에 주의해야 한다.In addition, as shown in the cross-sectional view of Fig. 4A, in the present embodiment, the upper portion of the
도 4(a)를 참조하여, 도 4(a)의 단면도에서는 지면(紙面)의 상하에 위치하는 SiGe 혼정층 영역(11SGA, 11SGB)에서 지면에 수직 방향으로 압축 응력이 인가되고 있지만, 이러한 압축 응력에 의해 상기 채널 영역(10CH)에서 홀 이동도의 증가가 효율적으로 발생하려면, 상기 채널 영역(10CH)에서 Si결정이 지면에서 좌우로 효율적으로 변형하는 것이 필요하다.Referring to Fig. 4A, in the cross-sectional view of Fig. 4A, compressive stress is applied in the SiGe mixed crystal layer regions 11SGA and 11SGB located above and below the ground in the direction perpendicular to the ground. In order to efficiently increase the hole mobility in the channel region 10CH due to stress, it is necessary that the Si crystals deform efficiently from the ground to the left and right in the channel region 10CH.
이것에 대하여, 상기 채널 영역(10CH)의 좌우에 배열 설치된 소자 분리 구조(10I)에서는, 고밀도 플라즈마 CVD법에 의해 형성되는 CVD산화막(11CVD)이 일반적으로 압축 응력을 축적하고, 그 결과 상기 채널 영역(10CH)은 좌우로부터 상기 소자 분리 구조(10I)에 의해, 상기 바람직한 변형에 대항하는 압축 응력을 받게된다. 이러한 CVD산화막(11CVD)에 기인하는 압축 응력은 상기 소자 분리 구조(10I) 중에 형성된 SiN막(11N)에 대향하는 인장 응력을 축적시킴으로써 어느 정도 상쇄 가능하지만, 본 실시예에서는 특히 상기 원으로 둘러싸인 채널 영역(10CH)의 양측에 있어서 상기 SiN막(11N)의 막두께를 증대시킴으로써, 이러한 CVD산화막(11CVD)에 기인 하는 압축 응력의 효과를 억제하고 있다.In contrast, in the
도 8(a)∼도 11(i)는 이러한 소자 분리 구조(10I)의 형성 공정을 포함하는 본 실시예에 의한 p채널 MOS트랜지스터(10)의 제조 공정을 나타내는 도면이다. 다만, 도 8(a)∼9(e), 도 10(f) 및 도 11(h)는 도 3의 A-A' 단면을 나타내고, 도 10(g), 도 11(i)는 도 3의 B-B' 단면을 나타낸다.8 (a) to 11 (i) show a manufacturing process of the p-
도 8(a)를 참조하여, 실리콘 기판(11) 중에는 상기 소자 분리 영역(10I)의 형성 영역에 대응하여, 제 1 얕은 소자 분리 홈(11T1)이 열산화막(11OX1)을 통하여 형성된 SiN막(11SN1)을 마스크로 하여, 제 1 드라이에칭에 의해 형성되며, 또한 도 8(b)의 공정에서 상기 SiN막(11SN1) 및 열산화막(11OX1)을 제거한 후, 새롭게 열산화막(11OX2) 및 SiN막(11SN2)을 형성한 후 에치백함으로써, 상기 소자 분리 홈(11T1) 중에 개구부(11TO)를 자기 정합적으로 형성한다.Referring to FIG. 8A, in the
또한, 도 8(c)의 공정에서, 상기 실리콘 기판(11)을 상기 개구부(11TO)에 있어서 상기 SiN막(11SN2)을 마스크로 드라이 에칭하여, 상기 제 1 소자 분리 홈(11T1) 중에서 상기 실리콘 기판(11) 안으로 연장되도록, 제 2 소자 분리 홈(11T2)을 형성한다. 상기 제 1 및 제 2 소자 분리 홈(11T1, 11T2)은 앞의 소자 분리 홈(11T)을 형성한다.In the process of FIG. 8C, the
또한, 도 8(c)의 공정에서는 상기 소자 분리 홈(11T) 표면에 열산화막(11i) 및 CVD SiN막(11N)이 형성되고, 또한 상기 SiN막(11N) 위에 고밀도 플라즈마 CVD법에 의해 형성된 CVD산화막(11CVD)이 퇴적된다. 또한, 상기 CVD산화막(11CVD)을 패터닝하여 상기 CVD산화막(11CVD)을 상기 소자 분리 홈(11T) 안에 남기고, 상기 실리콘 기판(11) 표면으로부터 제거한다.In the process of Fig. 8C, a
또한, 도 9(d)의 공정에 있어서, 상기 SiN막(11N) 및 열산화막(11OX2)이 CMP법에 의해 제거되어 상기 CVD산화막(11CVD)이 평탄하게 되고, 또한 새롭게 노출된 실리콘 기판(11)의 표면에 고품질의 SiON 게이트 절연막(12)이 형성된다.In the process of Fig. 9 (d), the
도 9(e)의 공정에서는, 상기 게이트 절연막(12) 위에 폴리 실리콘막이 퇴적되어 이것을 패터닝함으로써, 상기 폴리 실리콘 게이트 전극(13)이 형성된다.In the process of FIG. 9E, a polysilicon film is deposited on the
또한, 도 10(f)의 공정에서, 상기 폴리 실리콘 게이트 전극(13)의 측벽면에 CVD산화막으로 이루어지는 측벽 절연막(13A, 13B)(도시 생략) 및 CVD SiN막으로 이루어지는 측벽 절연막(13C, 13D)이 성막 및 에치백 공정에 의해 형성된다. 이러한 측벽 절연막의 형성 공정에 따라, 상기 CVD산화막(11CVD)의 표면에는 오목부가 형성되고 있는 것을 알 수 있다.In the process shown in Fig. 10 (f),
또한, 도 10(g)의 공정에서, 상기 소스 및 드레인 영역(10c, 10d)의 형성 부분에 드라이 에칭 및 웨트 에칭을 조합시킨 에칭 처리에 의해, 상기 트렌치(11TA, 11TB)가 형성되며, 이것에 따라 상기 실리콘 기판 표면의 레벨이 도 7의 레벨 A에서 레벨 B까지 내려간다. 또한, 이온 주입에 의해 상기 소스, 드레인 영역(10c, 10d)을 형성한 후, 앞에 설명한 것과 같은 조건에서 SiGe 에피택셜층을 성장시킴으 로써, 상기 SiGe 혼정층 영역(11SGA, 11SGB)을, 이렇게 하여 형성된 트렌치(11TA, 11TB) 안에 에피택셜 성장시킨다.In the process of Fig. 10G, the trenches 11TA and 11TB are formed by an etching process in which dry etching and wet etching are combined in the formation portions of the source and
또한, 동시에 실행되는 도 11(h) 및 도 11(i)의 공정에서, 상기 폴리 실리콘 게이트 전극(13) 및 상기 SiGe 혼정층 영역(11SGA, 11SGB) 상에 Ni금속막을 퇴적하고, 이것을 그 아래의 폴리 실리콘 혹은 SiGe혼정과 반응시킴으로써, 상기 폴리 실리콘 게이트 전극(13) 상에 실리사이드막(13S)을, 또한 상기 SiGe 혼정층 영역(11SGA, 11SGB) 상에 NiGeSi층(11SGS)을 형성한다.In addition, in the processes of FIGS. 11 (h) and 11 (i) which are performed simultaneously, a Ni metal film is deposited on the
이렇게 하여 형성된 p채널 MOS트랜지스터에서는, 도 11(h)로부터 알 수 있듯이 채널 영역(10CH)의 좌우에 형성되는 소자 분리 구조(10I)에 있어서, 인장 응력을 축적하는 SiN막(11N)의 막두께가, 상기 채널 영역(10CH)에 인접하는 부분에서 증대하여, 상기 CVD산화막(11CVD)에 의해 상기 채널 영역(10CH)에 인가되는 압축 응력이 저감된다.In the p-channel MOS transistor formed in this manner, as can be seen from FIG. 11 (h), in the
도 12는 상기 도 4(a)∼도 5(c)의 p채널 MOS트랜지스터와 동일한 실리콘 기판(11) 상에 형성되는 n채널 MOS트랜지스터(20)의 구성을 나타낸다.12 shows the configuration of an n-
도 12를 참조하여, 상기 n채널 MOS트랜지스터(20)는 상기 실리콘 기판(11) 위에 상기 소자 분리 구조(10I)에 의해 획정된 p-형의 소자 영역(10B) 중에 형성되어 있으며, 상기 실리콘 기판(11) 위, 상기 소자 영역(10B) 중의 채널 영역에 대응하여 형성된 상기 SiON 게이트 절연막(12)과 같은 SiON 게이트 절연막(22)과, 상기 게이트 절연막(22) 위에 형성된 n+형 폴리 실리콘 게이트 전극(23)을 가지며, 상기 실리콘 기판(11) 중에는 상기 소자 영역(10B) 중의 상기 채널 영역의 양측에 n형 소스 익스텐션 영역(21a) 및 n형 드레인 익스텐션 영역(21b)이 형성되어 있다.Referring to FIG. 12, the n-
또한, 상기 폴리 실리콘 게이트 전극(23)은 양 측벽면이 상기 CVD산화막(13A, 13B)과 동일한 CVD산화막(23A, 23B)에 의해 덮여 있으며, 또한 그 외측에, 상기 SiN측벽 절연막(13C, 13D)과 같은 SiN측벽 절연막(23C, 23D)이 각각 형성되어 있다.The polysilicon gate electrode 23 has both sidewall surfaces covered by the same
또한, 상기 실리콘 기판(11) 중에는 상기 소자 영역(10B) 중의 상기 SiN측벽 절연막(23C, 23D)의 외측에 n+형 소스 영역(21c) 및 n+형 드레인 영역(21d)이 형성되어 있으며, 상기 소스 영역(21c) 및 드레인 영역(21d)의 표면에는 샐리사이드 공정에 의해 실리사이드막(21SC)이 형성되어 있다. 또한, 상기 실리사이드막(21SC)은 상기 폴리 실리콘 게이트 전극(23) 위에도 형성되어 있다.In the
도 12의 n채널 MOS트랜지스터(20)는 또한 도 4(a)∼도 5(c)의 p채널 MOS트랜지스터(10)에서 사용되었던 인장 응력막(15)이 전체 면에 형성되어 있고, 이것에 의해 상기 게이트 전극 바로 아래의 채널 영역에는 2축성의 인장 응력이 인가된다. 이에 따라, 상기 n채널 M0S트랜지스터의 동작 속도가 이러한 응력 인가를 행하지 않았을 경우에 비하여 향상된다.In the n-
그래서, 도 4(a)∼도 5(c)의 p채널 MOS트랜지스터(10)와 도 12의 n채널 MOS트랜지스터(20)를 공통의 실리콘 기판 상에 갖는 반도체 집적 회로 장치를 제조할 경우, 각각의 소자 구조를 상기 소자 영역(10A, 10B) 상에 형성한 후, 상기 인장 응력막(15)을 상기 실리콘 기판(11) 위에 균일하게 퇴적하고, 또한 상기 n채널 MOS트랜지스터(20)의 형성 영역을 레지스트 마스크로 덮어 에치백 공정을 행함으로써, 상기 인장 응력막(15)을 상기 n채널 MOS트랜지스터 영역에 남김과 동시에, 상기 p채널 MOS트랜지스터 영역 중 기판 면에 대하여 거의 직립하는 면 상에 선택적으로 남긴다.Therefore, when fabricating a semiconductor integrated circuit device having the p-
또한, 이러한 구조 위에 이번에는 압축 응력막(14)을 균일하게 퇴적하고, 또한 이것을 상기 n채널 MOS트랜지스터 영역으로부터 제거함으로써, 상기 압축 응력막(14)을 상기 p채널 MOS트랜지스터(10) 위에만 남긴다.Further, on this structure, the
이러한 공정에 의해, 공통의 기판 위에 p채널 MOS트랜지스터와 n채널 MOS트랜지스터를 갖고, 어느 쪽의 트랜지스터도 각각의 응력 인가에 의해 동작 속도가 향상되는 반도체 집적 회로 장치를, 제조 공정을 복잡하게 하지 않고 얻을 수 있게 된다.By such a process, a semiconductor integrated circuit device having a p-channel MOS transistor and an n-channel MOS transistor on a common substrate, and in which both transistors increase their operation speed by applying stresses, does not complicate the manufacturing process. You can get it.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이러한 특정의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재한 요지 내에 있어서 여러가지 변형·변경이 가능하다.As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this specific embodiment, A various deformation | transformation and a change are possible within the summary described in a claim.
본 발명에 의하면, 상기 한 쌍의 SiGe 혼정층 영역의 각각의 윗면에 압축 응력막을 형성함으로써, 상기 SiGe 혼정층 영역이 상기 실리콘 기판에 평행한 면내에 있어서, 상기 소스 영역과 드레인 영역을 연결하는 채널 방향에 직각 방향으로 압축되어, 그 결과, 상기 한 쌍의 SiGe 혼정층 영역은 각각 상기 채널 방향으로 팽창하여, 상기 채널 영역을 상기 채널 방향으로 압축한다. 이에 따라, 상기 SiGe 혼정층 영역이 상기 도 1에서 설명한 기구에 의해 상기 채널 영역에 인가하는 압축 응력이 더 증강되어, 상기 채널 영역에서의 홀 이동도가 더 향상된다. 그 때, 본 발명에서는 상기 SiGe 혼정층 영역의 상기 채널 방향 상의 외측에 소자 분리 구조가 형성되어 있기 때문에, 상기 SiGe 혼정층 영역의 바깥 쪽, 즉 상기 채널 방향에 대하여 반대측으로의 팽창이 이러한 소자 분리 구조에 의해 실질적으로 저지되어, 상기 한 쌍의 SiGe 혼정층의 팽창은 주로 상기 채널 영역을 압축하는 방향으로 발생한다. 또한, 이러한 압축 응력막이 상기 SiGe 혼정층 영역의 측벽면에 형성되면, 이러한 압축막의 수축에 따라, 상기 SiGe 혼정층 영역도 상하 방향으로 압축되기 때문에, 도 1 중, 화살표 c로 나타낸 채널 영역의 상하 방향으로의 변형이 저해되어, 그 결과 발생하는 도 1에 화살표 d로 나타내는 압축 응력의 크기가 감소해 버린다. 그래서, 본 발명에서는 이러한 SiGe 혼정층 영역의 측벽면에 인장 응력막을 형성하고, 이러한 SiGe 혼정층 영역에 작용하는 상하 방향으로의 압축 응력을 경감한다. 또한, 같은 인장 응력막을 게이트 전극의 측벽면에 형성함으로써, 게이트 전극이 상기 압축 응력막의 작용으로 채널 영역에 상방으로부터 눌려, 그 결과, 상기 채널 영역에 상하 방향으로 작용하도록 형성되는 압축 응력이 경감된다.According to the present invention, a channel for connecting the source region and the drain region in a plane in which the SiGe mixed crystal layer region is parallel to the silicon substrate by forming a compressive stress film on each upper surface of the pair of SiGe mixed crystal layer regions. Direction, and as a result, the pair of SiGe mixed crystal layer regions respectively expand in the channel direction, thereby compressing the channel region in the channel direction. Accordingly, the compressive stress applied to the channel region by the mechanism described in FIG. 1 is further enhanced by the SiGe mixed crystal layer region, thereby further improving hole mobility in the channel region. At this time, in the present invention, since the device isolation structure is formed on the outer side of the SiGe mixed crystal layer region on the channel direction, the expansion of the device separated from the outside of the SiGe mixed crystal layer region, that is, the opposite side to the channel direction. Substantially impeded by the structure, expansion of the pair of SiGe mixed crystal layers occurs mainly in the direction of compressing the channel region. In addition, when such a compressive stress film is formed on the sidewall surface of the SiGe mixed crystal layer region, the SiGe mixed crystal layer region is also compressed in the vertical direction as the compressed film shrinks, so that the upper and lower portions of the channel region indicated by the arrow c in FIG. Direction deformation is inhibited, and the magnitude of the compressive stress indicated by the arrow d in FIG. 1 as a result decreases. Therefore, in the present invention, a tensile stress film is formed on the sidewall surface of the SiGe mixed crystal layer region, and the compressive stress in the vertical direction acting on the SiGe mixed crystal layer region is reduced. Further, by forming the same tensile stress film on the sidewall surface of the gate electrode, the gate electrode is pressed from the upper side to the channel region by the action of the compressive stress film, and as a result, the compressive stress formed to act in the vertical direction on the channel region is reduced. .
또한 본 발명에 의하면, 상기 채널 영역의 좌우에 배열 설치되어 있는 소자 분리 구조에 있어서, 소자 분리 홈을 따라 형성된 인장 응력막의 막두께를 상기 채널 영역에 인접하는 부분에서 증대시킴으로써, 이러한 채널 영역의 좌우의 소자 분리 홈을 충전하는 소자 분리 절연막에 의해, 상기 채널 영역에 상기 채널 방향에 대하여 옆쪽으로부터 인가되는 압축 응력을 저감시킬 수 있고, 상기 채널 영역의 채널 방향 양단에 형성된 상기 한 쌍의 SiGe혼정 영역으로부터의, 상기 채널 방향 으로 작용하는 압축 응력에 의한, 상기 채널 영역의 상기 옆쪽으로의 팽창이 촉진된다. 그 결과, 앞서 도 1에서 설명한 압축 응력 d에 의한 홀 이동도의 향상 효과가 더욱 증강된다.In addition, according to the present invention, in the element isolation structure arranged on the left and right sides of the channel region, the thickness of the tensile stress film formed along the element isolation groove is increased in a portion adjacent to the channel region, thereby increasing the thickness of the channel region. The pair of SiGe mixed regions formed at both ends of the channel direction of the channel region can be reduced by the element isolation insulating film filling the device isolation grooves of the channel region from the side with respect to the channel direction. From this, the lateral expansion of the channel region is promoted by the compressive stress acting in the channel direction. As a result, the improvement effect of the hole mobility by the compressive stress d described above in FIG. 1 is further enhanced.
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